This paper is concerned with two topics on dynamic fracture phenomena related to electromagnetic force. An edge-cracked specimen which carries a transient electric current I is simply supported in a steady magnetic field B. As a result of their interaction, the dynamic electromagnetic force occurs in the whole body of the specimen, which is then deformed to fracture in the opening mode of cracking.The first half of the paper describes three-dimensional finite element analyses of the transient electric current flowing around a crack. The magnetic vector potential method (i.e. A-Φ method) is employed to formulate the three-dimensional electromagnetic field problem. In order to deal with infinite boundary conditions in the FE analyses, an infinite element technique is utilized. The skin effects on the electric current distribution around the crack are discussed in detail.The second half describes high-strain-rate effects on fracture toughness under the dynamic electromagnetic force. To obtain the fracture toughness values, we use the electric potential and the J-R curve methods to determine the dynamic crack initiation point in the experiment, together with the finite element method to calculate the dynamic fracture parameter with high-strain-rate plasticity effects. Then, the dynamic fracture toughness values of a ferritic steel are evaluated over a wide temperature range from lower shelf to upper shelf.
本論文は、電磁力に関連する動的破壊現象に関する2つのテーマを扱う。端部にき裂を有する試験片が過渡電流Iを担持し、定常磁場B中に単純支持されている。それらの相互作用の結果として、動的電磁力が試験片全体に発生し、その後、開口モードのき裂進展により変形し破壊に至る。論文の前半では、き裂周辺を流れる過渡電流の三次元有限要素解析について述べる。三次元電磁場問題を定式化するために、磁気ベクトルポテンシャル法（すなわちA-Φ法）を採用する。有限要素解析における無限境界条件を扱うために、無限要素手法を利用する。き裂周辺の電流分布に対する表皮効果について詳細に議論する。後半では、動的電磁力下における高ひずみ速度効果が破壊靱性に及ぼす影響について述べる。破壊靱性値を得るために、電位法とJ-R曲線法を用いて動的き裂発生点を決定し、有限要素法により高ひずみ速度塑性効果を考慮した動的破壊パラメータを計算する。そして、フェライト系鋼の動的破壊靱性値を、下部棚から上部棚に至る広い温度範囲にわたって評価する。